[發明專利]一種變折射率氧化物薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202010948576.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112095082A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 姜玉剛;劉華松;何家歡;李士達;白金林;姜承慧
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/10;C23C14/08;C23C14/54;G02B1/113
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發明屬于光學薄膜技術領域，涉及一種變折射率氧化物薄膜的制備方法，通過采用雙離子束濺射沉積技術，以硅靶作為濺射靶材，通過改變離子束濺射制備工藝參數的氧氣流量，可實現在500nm?8000nm寬譜段范圍內具有折射率連續可調SiO_x薄膜的制備。結果表明，本發明方法將獲得具有寬譜段折射率連續可調的氧化物薄膜，對于設計和制備高性能寬譜段多層薄膜具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于光學薄膜技術領域，涉及一種變折射率氧化物薄膜的制備方法，具體涉及一種離子束濺射SiOx薄膜的制備方法。

背景技術

隨著光學系統的快速發展，對其光學透鏡、光學窗口等元件性能的要求越來越高。目前已經使用的中波紅外光學窗口和透鏡材料有藍寶石、氟化鎂、硅、鍺、尖晶石、氮氧鋁、硫化鋅、硒化鋅等。這些光學窗口和透鏡表面的反射在光學系統中會產生兩個嚴重的后果：第一，光能量的損失，使像的亮度降低；第二，光學系統內部各表面多次反射而造成的雜散光最后也會到達像面，造成像的襯度降低，分辨率下降。這兩種效應都使得光學系統的成像質量遭到損害。特別是對于那些復雜的光學系統，這兩個效應造成的后果更加嚴重。因此，無論使用任何材料，均需要對這些光學窗口和透鏡進行減反射處理。而對于大角度入射成像的光學窗口，在大角度入射的情況下(0°-75°)，由于光學材料的偏振效應而導致透過率降低，大角度、寬帶減反射薄膜是窗口應用的關鍵技術。對于透鏡組，如何降低其表面剩余反射損耗是提高光學系統性能的關鍵所在。

目前，超寬帶減反射膜的設計沒有簡單可行的方法，只能依靠數值優化技術對初始設計不斷優化，才能生成滿足設計要求的膜系結果，所以選擇一個合適的初始結構是超寬帶減反射膜優化設計的關鍵。大角度寬帶減反射薄膜元件主要都是采用二種或三種高低折射率薄膜材料匹配進行設計，但由于受到薄膜材料種類和折射率的限制，設計的寬帶減反射薄膜很難獲得超低剩余反射或在超大角度工作條件下獲得較低的剩余反射。所以急需尋找合適的薄膜材料，獲得超低剩余反射紅外減反射薄膜的設計和制備。根據設計需求，多種折射率薄膜材料組合是降低大角度、寬帶減反射薄膜剩余反射的最佳方案。目前，變折射率薄膜大都是采用電子束蒸發二種薄膜材料，通過調整蒸發速率獲得不同折射率的薄膜材料，但精確控制摻雜比是目前遇到的最大難題。但針對離子束濺射沉積技術制備變折射薄膜還鮮有報道。

綜上所述，目前采用離子束濺射沉積技術制備SiO_x薄膜還未見報道。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是：提供一種變折射率氧化物薄膜的制備方法，通過采用雙離子束濺射沉積技術，通過改變通入氧氣的流量，可實現從可見光-長波紅外波段變折射率SiO_x薄膜的制備。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種變折射率氧化物薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

S1：選擇硅靶作為離子束濺射靶材；

S2：采用離子束濺射沉積技術，在不同基底上制備不同氧氣流量條件下的SiO_x薄膜；

S3：采用分光光度計和紅外傅立葉光譜儀測量SiO_x薄膜樣品的可見光-紅外波段透射光譜；

S4：基于透射光譜的反演方法，計算SiO_x薄膜的折射率和消光系數；

S5：獲得氧氣流量與SiO_x薄膜折射率和消光系數的關聯性；

S6：通過改變氧氣流量，實現變折射率氧化物SiO_x薄膜的制備，折射率：n～1.45-3.5@1500nm。

(三)有益效果